Телескоп Джеймса Уэбба переворачивает наше представление о самых первых звездах Вселенной

Галактика под названием «Геба», обнаруженная космическим телескопом «Джеймс Уэбб» и существовавшая уже через 400 миллионов лет после Большого взрыва, по-видимому, содержит чрезвычайно чистые и молодые звезды.

Открытие, сделанное международной группой ученых с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», стало одним из самых захватывающих событий в современной астрономии. Ученые обнаружили убедительные доказательства существования звезд, образовавшихся в эпоху, когда Вселенная только начинала формировать свои первые структуры. Эти объекты относятся к первому гипотетическому поколению, которое астрономы называют «Население III». Такие звезды долгое время оставались недоступными для непосредственного наблюдения, поскольку исчезли задолго до образования галактик, известных нам сегодня.

Галактика, получившая название Геба, сформировалась примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Ее спектр демонстрирует необычные признаки, которые трудно объяснить с помощью классических моделей. Свет, исходящий из этого далекого скопления, содержит явный признак присутствия ионизированного гелия. Такой сигнал появляется только в присутствии чрезвычайно горячих источников. Подобные условия создают исключительно массивные и чрезвычайно энергичные звезды, способные нагревать окружающую среду до экстремальных температур.

Научное сообщество давно предполагает, что первые звезды состояли преимущественно из водорода и гелия. Тяжелые элементы отсутствовали в ранней Вселенной — они образуются внутри звезд и рассеиваются в космосе только после вспышек сверхновых. Таким образом, первое поколение звезд имело уникальный элементный состав. Первые звезды обладали огромной массой, невероятной яркостью и коротким сроком жизни. Они быстро исчезли, оставляя после себя лишь газовые облака, обогащенные новыми элементами.

Команда Роберто Майолино из Кембриджа провела подробный анализ спектра Гебы. Данные, полученные при при первом исследовании в 2024 году, вызвали сомнения. Учёные не могли исключить вероятность того, что наблюдаемый сигнал принадлежал какому-то другому объекту. Кроме того, необходимо было подтвердить отсутствие тяжёлых элементов, которые могли бы свидетельствовать о наличии более позднего поколения звёзд. Новые наблюдения позволили устранить эту неопределённость. Вторая спектральная особенность, связанная с ионизированным водородом, подтвердила достоверность первоначального результата.

Исследователи отмечают, что такой профиль спектральных линий практически никогда не встречается в галактиках, содержащих зрелые популяции звезд. Отсутствие следов углерода, кислорода, азота и других элементов убедительно свидетельствует о наличии первородных звезд. Впрочем, некоторые астрофизики сдержанны в своих выводах. Для окончательного заключения требуется еще большая точность измерений. Даже минимальное количество тяжелых элементов может изменить толкование данных.

Есть также проблемы и теоретического характера. Современные модели ранней Вселенной указывают на то, что первые звезды образовывались небольшими группами, а не в крупных скоплениях. Геба, с другой стороны, демонстрирует признаки массового звездообразования. Этот факт требует пересмотра нашего понимания процессов, происходивших в течение первых нескольких сотен миллионов лет истории Вселенной. По-видимому, условия в отдельных ее областях были более разнообразными, чем считалось ранее.

Но несмотря на все эти оговорки, открытие уже принесло важные результаты. На основе наблюдений команда Майолино выполнила моделирование, которое позволило оценить массы первых звезд. Согласно расчетам ученым, масса большинства из них колебалась от десяти до ста масс Солнца. Это соответствует более ранним прогнозам, — но теперь эти оценки подтверждаются не только расчетами, но и фактическими наблюдениями.

Если дальнейшие исследования подтвердят наличие звезд населения III в Гебе, астрономы получит уникальный инструмент для изучения ранних этапов эволюции Вселенной. Возможно, эти звезды сыграли ключевую роль в формировании первых галактик, ионизации межгалактической среды и распределении тяжелых элементов.